Численное моделирование обогащения воздушно-гелиевой смеси бифункциональным сорбентом на основе стеклянных микросфер

Показана гиперболичность конвективной части модели течения воздушно-гелиевой смеси через слой гранулированного сорбента с учетом фильтрации Форхгеймера. С учетом диффузии воздуха и гелия внутрь цилиндрических гранул и удержания гелия микросферами разработана численная модель одномерного течения воздушно-гелиевой смеси через адсорбер, заполненный гранулированным сорбентом. В рамках рассматриваемой модели проведена верификация численного алгоритма в задачах о фильтрации газа через пористую среду и о распространении волны давления, образованной пришедшей ударной волной, по газовой среде. Получены экспериментальные и расчетные данные, которые хорошо согласуются. Проведено моделирование фазы обогащения в рамках метода короткоцикловой адсорбции с использованием бифункционального сорбента на основе микросфер, которое показало возможность увеличения массовой доли гелия в воздушно-гелиевой смеси практически в два раза (с 0,7 до 1,3 %) при степени извлечения гелия 90,4 %.